纳米压入难熔金属导致位错环形成的分子动力学模拟研究

摘要

Ta、Mo和W具有良好的高温性能,是空间堆和聚变堆的重要结构材料,但其固有的本征脆性是一个突出的问题,而材料的力学性能往往与材料中缺陷的行为有关。本文利用分子动力学对上述3种金属进行了纳米压痕模拟研究,探究其力学性能和缺陷行为的变化规律,分析不同晶向下3种难熔金属的力学性能以及金属中独立位错环的形成机制。研究发现,部分纳米压痕模拟下难熔金属中形成了独立的位错环。[111]晶向下难熔金属中位错环的形成机制可分为两种:在Ta和Mo中,连接刃位错两端的螺位错之间相互剪切形成了独立位错环;在W中,螺位错段先从刃位错端分离后再闭合形成独立位错环。而在[100]晶向下,Mo以与[111]晶向下相同的机制形成了独立位错环,W和Ta中则没有位错环形成。